Für Hochwald-Milchprodukte ist das Beste gerade gut genug

ANWENDUNGSBEISPIEL
NAHRUNGSMITTEL & GETRÄNKE
Einzigartige Innovation • Hervorragende Effizienz
Für Hochwald-Milchprodukte ist das
Beste gerade gut genug
Vorteile im Überblick
• Garantiert ölfreie Druckluft – sichert die Einhaltung
der strengen Nahrungsmittel-Qualitätsstandards, um
Fehlproduktionen und Nacharbeiten zu vermeiden
• Hohe Energieeffizienz - mit dem Potenzial, die Energiekosten
um bis zu 25% zu reduzieren.
• Niedrige Betriebskosten - verkürzen die Amortisationszeit
• Vorbeugende Wartung Q-Life – Fernüberwachungssystem
identifiziert potenzielle Fehler bevor sie einen
Kompressorausfall erzeugen.
• Minimierte Aufstellfläche – für eine einfache Installation im
bestehenden Kompressorsystem
Kunde
Hochwald
Nahrungsmittelwerke
GmbH
Standort
Molkerei
Erftstadt
Anwendung
MolkereiprodukteErzeugung
Produkte
Quantima Kompressor
und Q-Life vorbeugende
Wartung
Vorteil für den Kunden
Garantiert ölfreie Druckluft /
hohe Energie-Effizienz für
schnelle Amortisation
Für Hochwald-Milchprodukte ist das Beste gerade gut genug
Das Milchwerk Erftstadt der Hochwald Nahrungsmittelwerke GmbH
gehörte europaweit zu den ersten Anwendern der QuantimaKompressoren-Technologie (Bild 1), die dank einer neuartigen,
magnetgelagerten Antriebseinheit auf sehr energiesparende Weise ölfreie
Druckluft erzeugt.
Immerhin 64,5 Liter Milch hat der Durchschnittsbürger laut Statistik im Jahr 2007
Wir stellen hochwertige
Produkte her und
haben daher auch hohe
Anforderungen an die
Prozessmedien und die
Prozesssicherheit.
getrunken, wobei man hier nur Trinkmilch, d.h. vorbehandelte oder teilentrahmte
Milch berücksichtigt hat. Wenn man auch die Sauermilch- und Milchmischprodukte
Ralf Fuchs
einrechnet, kommen weitere 31 kg hinzu, davon entfallen allein 17,5 kg auf Joghurt.
Der Pro-Kopf-Verbrauch an Käse, der seit Jahren kräftig steigt, erreichte einen
Rekordwert von 22 kg. Und wenn man einkalkuliert, dass für die Erzeugung von 1 kg
Käse etwa 8 bis 10 kg Milch benötigt werden, drängt sich der Schluss auf, dass die
mehr als 4 Millionen Milchkühe in Deutschland gut zu tun haben.
Dasselbe gilt auch für Molkereien, die sich im Wettbewerb gut aufgestellt haben
und ebenso kostenbewusst wie flexibel auf veränderte Konsumgewohnheiten
reagieren. Diese Eigenschaften bringen die Hochwald Nahrungsmittelwerke GmbH
mit (Bild 2): eine Unternehmensgruppe, die mit 5.200 Milchlieferanten und mehr
als 1.600 Mitarbeitern im Jahr 2007 einen Umsatz von 1,188 Mrd. € erzielte. Zu den
bekanntesten Markennamen der Genossenschaft gehören Bärenmarke (Frischmilch)
und Glücksklee (Dosenmilch), Hochwald (Molkereiprodukte), Liebest (Joghurt),
Mohan (Sahne) und „Der kleine Strolch“ (Kochkäse).
Investition in neue Produktionsanlagen
Im Werksverbund gehört das Milchwerk Erftstadt zu den wachstumsstärksten
Standorten der Genossenschaft, die mit großem Erfolg auch international tätig ist.
Deshalb wird auch in neue Produktionsanlagen investiert. Werksleiter Ralf Fuchs:
„Die Konsumgewohnheiten verändern sich – zum Beispiel werden künftig noch mehr
Dauermilcherzeugnisse gefragt sein. Darauf richten wir unsere Produktion aus.“
Eine Erweiterung der Produktion hat bei Hochwald auch stets eine Erweiterung der
Druckluftanlage zur Folge. Denn als sterile Prozessluft wird die Druckluft an vielen
Stellen des Produktionsprozesses, z.B. beim Entleeren von Tanks und bei der
Sterilabfüllung verwendet. Dabei gelten hohe Anforderungen an die Druckluftqualität.
Ralf Fuchs: „Wir stellen hochwertige Produkte her und haben daher auch hohe
Anforderungen an die Prozessmedien und die Prozesssicherheit.“
Bild 1
Quantima™ – die
neue Technik für die
kostensparende Erzeugung
ölfreier Druckluft: kompakt,
leise und sicher
Höchste Qualitäts- und Sicherheitsstandards
Aus diesem Grund betreibt Hochwald in Erftstadt zwei Druckluftnetze: eins mit
ölfrei erzeugter Luft für die zentralen Prozessschritte, und ein deutlich kleineres
Netz, in dem ölgeschmierte Kompressoren mit entsprechender Aufbereitung die
Verpackungsmaschinen versorgen. Hier kommt die Druckluft also nicht mit dem
Produkt bzw. mit produktberührenden Teilen in Kontakt.
Den hohen Sicherheitsstandard der Produktion dokumentiert auch die IFSZertifizierung der Stufe 4. Als Hochwald in Erftstadt nach diesem Standard zertifiziert
wurde, war das die höchste Stufe überhaupt. Ralf Fuchs: „Inzwischen gibt es bereits
die IFS-Stufe 5, deren Anforderungen wir ebenfalls erreichen. Denn wir entwickeln
unsere Qualitätsstandards kontinuierlich weiter.“
Auch der kompakte
Bauraum war eine
Eigenschaft, die gut
in unser Konzept
passte, da ansonsten
kein weiterer Ausbau
im Kompressorraum
möglich wäre.
Achim Derr,
Abteilungsleiter Technik
Selbstverständlich: Erzeugung ölfreier Druckluft
Die Forderung nach ölfrei erzeugter Druckluft ist für Hochwald daher selbstverstündlich. Deshalb stehen in der Druckluftstation vier CompAir- Kolbenkompressoren,
die sukzessive angeschafft wurden und insgesamt rund 68 m3/min Druckluft in das
ölfreie 8 bar-Netz einspeisen können. Warum Kolbenverdichter? Die Antwort von
Achim Derr, Abteilungsleiter Technik, ist eindeutig: „Wir nutzen Kolbenkompressoren,
weil es strenggenommen keine ölfreien Schraubenverdichter gibt: Alle
Schraubenverdichter benötigen ein Dichtungsmedium, daher entsprechen sie nicht
unseren Anforderungen. Wir verlangen eine absolut ölfreie Erzeugung der Druckluft,
denn nur so können wir sicher sein, dass keine Kontaminationen in die Druckluft
eingetragen werden.“
Da die Hochwald-Betriebstechniker sehr energiebewusst arbeiten, haben sie in
Eigenarbeit für die vier ölfreien CompAir-Kolbenkompressoren eine praktische
Art der bedarfsgerechten Steuerung entwickelt. Achim Derr: „Die Maschinen
sind halblastgeregelt und werden zentral angesteuert. Somit ergeben sich acht
Leistungsstufen, die den Bedarfsprofilen optimal gerecht werden.“
Quantima: Gerade zur rechten Zeit
Als die Entscheidung für eine Erweiterung der Druckluftstation vorbereitet wurde,
schien die Lösung also vorgezeichnet: Zwei weitere ölfreie Kolbenmaschinen hatten
noch Platz in der Station. Exakt zu diesem Zeitpunkt aber stellte CompAir den ersten
europäischen Anwendern die Quantima-Technologie vor.
Die Quantima-Maschinen nutzen ein einzigartiges Antriebs- und Verdichtungsprinzip:
Ein High-Speed-Elektromotor treibt eine Rotorwelle an, die an beiden Seiten mit
jeweils einem Impeller verbunden ist. Die direkt angetriebene Rotorwelle wird von
adaptiven Magnetlagern völlig berührungslos geführt – ohne Getriebe, ohne Wälzlager,
ohne Reibung, ohne Öl und ohne Verschleiß. Dabei werden variable Drehzahlen von
bis zu 60.000 min-1 erreicht.
Bild 2
Das Milchwerk
Erftstadt der Hochwald
Nahrungsmittelwerke GmbH
Die angesaugte Luft durchströmt zunächst einen hoch wirksamen Filter. Dann wird
sie im ersten Impeller vorkomprimiert und über einen Zwischenkühler zum zweiten
Impeller geführt, der den Betriebsdruck erzeugt. Über einen weiteren Kühler wird die
Druckluft der weiteren Nachbehandlung mittels Trocknung und Filterung und dann
dem Netz zur Verfügung gestellt. Die einfache getriebelose Bauweise sorgt für einen
extrem hohen Wirkungsgrad.
Niedrigster Energieverbrauch im lastfreien Betrieb
Insgesamt gesehen, kann ein Quantima-Anwender, der einen herkömmlichen
Kompressor ersetzt, Energieeinsparungen von bis zu 25% erzielen. Dies ist abgesehen von dem reibungsfreien und getriebelosen Antriebsstrang – u.a. darauf
zurückzuführen, dass die Drehzahlregelung exakt die benötigte Druckluftmenge zur
Verfügung stellt und der lastfreie Betrieb auf ein Minimum reduziert wird. Zudem
benötigt ein Quantima™-Kompressor im Leerlauf mit 2,5% nur ein Bruchteil der
Energie, die ein Schrauben- oder herkömmlicher Turbokompressor im Leerlauf
braucht.
Zuverlässigkeit und Effizienz über die gesamte Nutzungsdauer
Der Kompressorbetrieb wird durch das intelligente Steuer- und Regelungssystem
Q-Master überwacht, das alle Systemparameter kontinuierlich erfasst und prüft
(Bild 3). Das System erlaubt auch eine dezentrale Analyse und Diagnose der
Kompressorleistung – eine wichtige Voraussetzung für die vorbeugende Wartung,
die CompAir mit dem „Q-lief“-Paket anbietet. Die Kombination von Q-Master und
der kontinuierlichen Fernüberwachung schafft die Sicherheit für eine zehnjährige
Gewährleistung. So schafft das Q-Life-Paket die Sicherheit und Verfügbarkeit,
die für kritische Industrieanwendungen und kontinuierliche Produktionsprozesse
unabdingbar ist.
Keine Alternative zu Quantima
Nach intensiven Diskussionen mit den CompAir-Beratern und eigenen Marktanalysen
war für die Hochwald-Ingenieure klar, dass die neue Quantima-Technologie
wesentliche Vorteile zu bieten hat. Achim Derr: „Unsere Analysen zeigten, dass
es abgesehen von Kolbenverdichtern am Markt sonst keine Kompressorbaureihe
gibt, die absolut ölfreie Druckluft erzeugt. Auch der kompakte Bauraum war eine
Eigenschaft, die gut in unser Konzept passte, da ansonsten kein weiterer Ausbau im
Kompressorraum möglich wäre.“
Konkret bedeutet das: Im Vergleich zu einem konventionellen Kompressor
gleicher Leistungsklasse kommt ein Quantima-Kompressor mit weniger als 50%
der Aufstellfläche aus. – Ein weiterer Beweis dafür, dass besonders innovative
Entwicklungen einfache Funktionsweisen ermöglichen. Die Tatsache, dass die
Quantima- Kompressoren dauerhaft Energie und damit Betriebskosten einsparen,
hat die Entscheidung ebenfalls maßgeblich beeinflusst.
Bild 3
Der Kompressorbetrieb wird
durch das intelligente Steuerund Regelungssystem
Q-Master überwacht
Während der Platzbedarf eines Kompressors leicht zu ermitteln ist, ist das Thema
Energieeinsparung komplexer. Hier wollte Hochwald mehr wissen. Achim Derr: „Auf
der Grundlage der von CompAir zur Verfügung gestellten Bedarfsdaten haben wir die
Amortisation der Investition berechnet.“ Das Ergebnis überzeugte. CompAir wurde mit
der Lieferung und Installation eines der ersten Quantima Q-43 mit 240 kW-Antrieb und
einem maximalen Volumenstrom von 43 m3/min beauftragt
Ungewöhnlich: Drehzahlgeregelter Kompressor als
Grundlastmaschine
Dabei realisierte Hochwald ein Konzept, das auf den ersten Blick ungewöhnlich ist,
aber den höchsten Energiespareffekt bringt. Der Quantima-Kompressor als größte
Maschine der Station übernimmt die Grundlast und läuft daher zumeist mit Volllast.
Die Kolbenmaschinen schalten sich dann kaskadenartig zu, wenn der Bedarf
über 43 m3/min steigt. Ein großer Speicherbehälter mit 30 m3 Inhalt sorgt dafür,
dass Lastspitzen gepuffert werden. Ralf Fuchs: „Auf diese Weise können wir das
Energieeinsparpotenzial neuer Kompressorentechnologie bestmöglich ausnutzen.“
Wie hoch diese Potenziale sind bzw. ob die prognostizierten Werte tatsächlich
realisiert werden, das ermittelt Hochwald gerade. Kurz nach der Installation der
Quantima-Maschine hat man eine Volumenstromerfassung für alle Stränge bzw.
Abteilungen installiert. Da auch der druckluftbezogene Strombedarf bekannt ist, kann
man die Druckluftkosten folglich exakt ermitteln. Ralf Fuchs: „Wir haben bei jeder
Investition immer den ´Return on Invest´ im Blick, und bei den Kompressoren ergibt
sich die Amortisation ganz klar über den verringerten Energiebedarf.“
Auch wenn exakte Zahlen zur Energieeinsparung noch nicht vorliegen, sind die
Verantwortlichen bei Hochwald mit der Quantima voll und ganz zufrieden. Ralf Fuchs:
„Die Faktoren wie Energieeinsparung und kompakte Bauform gaben den Ausschlag
für unsere Investitionsentscheidung – und die partnerschaftliche Beziehung,
die wir über die Jahre mit CompAir pflegen.“ Denn selbst auf den Besuch einer
Referenzanlage musste Hochwald verzichten. Zum Zeitpunkt der Entscheidung gab es
erst eine Quantima™ in einem milchverarbeitenden Betrieb – in Australien.
Einzigartige Innovation • Hervorragende Effizienz